Linux-内存文件

1. 基础IO操作

1.1 c语言的IO接口

fopen：打开一个文件，按照指定方式

参数：filename 文件名，也可以是路径，mode：打开方式

返回打开的文件指针

fread：从指定流中读数据

参数：从FILE对象中读数据，每次读size字节大小的数据，最多读count次，读的数据写在buffer里

返回实际读的数据个数

fwrite：把数据写到指定的流中

参数 ：从buffer中读数据，每次读size字节大小的数据，最多读count次，读的数据写在stream里

返回实际写的数据个数

fclose：关闭打开的文件

不同的语言，比如c，c++，java....都有对应的IO接口，语言的底层封装的其实都是操作系统对应的IO接口，在语言层面

好处有：使用方便，学习成本低，一套接口，在不同的操作系统下都可以使用，具有跨平台可移植性

1.2 Linux的IO接口

open：打开文件

参数：pathname 路径名称，flags：标记位，打开方式，mode：文件属性（新建）

flags: 打开文件时，可以传入多个参数选项，用下面的一个或者多个常量进行"或"运算，构成flags。

参数:

• O_RDONLY: 只读打开
• O_WRONLY: 只写打开
• O_RDWR : 读，写打开 这三个常量，必须指定一个且只能指定一个
• O_CREAT : 若文件不存在，则创建它。需要使用mode选项（0666-umask），来指明新文件的访问权限
• O_APPEND: 追加写
• O_TRUNC：清空写

返回值：成功：新打开的文件描述符 失败：-1

读fd文件，写到buf里，读count字节

读buf内容，写到fd文件里，写count字节

关闭文件

---

2. 文件描述符fd

open函数返回值是int类型的fd，这个fd是什么呢？

我们在写代码，调用接口，然后文件被编译运行，形成进程，也就是进程在打开文件。

打开文件是进程在执行，打开文件，就是把文件从，磁盘加载到内存上，还需要一个标识符，让进程能够找到这个内存上的文件。这个标识符就是fd，file describe 文件描述符。通过fd，进程就能找到对应的文件，完成下面的操作。

一个进程，可能要打开多个文件，就会有多个fd，如何对fd进行管理呢？

而现在知道，文件描述符就是从0开始的小整数。当我们打开文件时，操作系统在内存中要创建相应的数据结构来 描述目标文件。于是就有了file结构体。表示一个已经打开的文件对象。而进程执行open系统调用，所以必须让进 程和文件关联起来。

每个进程都有一个指针*files, 指向一张表files_struct,该表最重要的部分就是包涵一个指针数组，每个元素都是一个指向打开文件的指针！所以，本质上，文件描述符就是该数组的下标。所以，只要拿着文件 描述符，就可以找到对应的文件

c库默认会打开3个文件：stdin标准输入,stdout标准输出,stderr标准错误

他们的fd分别对应0（键盘），1（屏幕），2（屏幕）

接下来新建的文件，就会从3开始，依次往下，

文件描述符的分配规则：在files_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符。

---

3. 文件重定向

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    close(1);
    int fd = open("myfile", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }
    printf("fd: %d\n", fd);
    fflush(stdout);

    close(fd);
    exit(0);
}

此时，我们发现，本来应该输出到显示器上的内容，输出到了文件 myfile 当中，其中，fd＝1。这种现象叫做输出重定向。常见的重定向有:>, >>, <

那重定向的本质是什么呢？

可以使用系统提供的函数接口：dup2

使用这个函数也可以达到相同的效果

dup2(3,1);

文件重定向：

|-------|---------------------------------------|---------------|
| 输出重定向 | open(O_WRONLY | O_CREAT | O_APPENT) | stdout重定向到新目标 |
| 追加重定向 | open(O_WRONLY | O_CREASE | O_TRUNC) | stdout重定向到新目标 |
| 输入重定向 | open(O_RDONLY ) | stdin重定向到新目标 |

stdout和stderr的使用区分

stdout是用来输出打印信息，stderr一般用来输出程序的报错记录

./proc > out.txt 2> err.txt

可以分开把stdou输出的内容重定向到out.txt,stderr输出的内容重定向到err.txt

./proc > all.txt 2>&1

把两个都输出到all.txt文件中

myshell实现文件重定向

//整体结构：创建子进程，由子进程获取指令，父进程判断完成的怎么样
//1.打印标识开头
//2.获取指令字符串
//3.分析字符串提取指令到grev[]
//4.部分指令的特殊处理，例如cd
//5.替换进程execvpe
//
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>

#define SIZE 1024
#define NUM 32

#define EMPTY 0
#define INPUTDIR 1
#define OUTPUTDIR 2
#define APPPUTDIR 3

int status_dir;

char str[SIZE];
char* _grev[NUM];
char _env[NUM][NUM];

char* getfile(char* str, int end)
{
    while(str[end] != ' ')
    {
        if(str[end] == '>')
        {
            if(str[end - 1] == '>')
            {
                status_dir = APPPUTDIR;
                str[end-1] = '\0';
                return &str[end+1];
            }
            status_dir = OUTPUTDIR;
            str[end] = '\0';
            return &str[end+1];
        }
        else if(str[end] == '<')
        {
            status_dir = INPUTDIR;
            str[end] = '\0';
            return &str[end+1];
        }
        else{
            end--;
        }
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    int num_env = 0;
    status_dir = EMPTY;
    while(1)
    {
            //1.
            printf("[root$loadhost myshell]# ");
            fflush(stdout);
            //2.
            memset(str,SIZE,'\0');
            fgets(str, SIZE, stdin);
            int sz = strlen(str);
            str[sz - 1] = '\0';
            //3.
            int end = sz - 2;
            char* file_end = getfile(str, end);
            
            _grev[0] = strtok(str, " ");
            int index = 1;
            //4.
            if(strcmp(_grev[0],"ls") == 0)
            {
                _grev[index++] = (char*)"--color=auto";
            }
            if(strcmp(_grev[0], "ll") == 0)
            {
                _grev[0] = (char*)"ls";
                _grev[index++] = (char*)"--color=auto";
                _grev[index++] = (char*)"-l";
            }
            
            while(_grev[index++] = strtok(NULL, " "));
            if(strcmp(_grev[0], "cd") == 0)
            {
                if(_grev[1]) chdir(_grev[1]);
                continue;
            }
            if(strcmp(_grev[0], "export") == 0 && _grev[1])
            {
                memcpy(_env[num_env],_grev[1],strlen(_grev[1])+1);
                putenv(_env[num_env]);
                num_env++;
                continue;
            }
        pid_t id = fork();
        if(id < 0)
        {
            perror("fork");
            exit(1);
        }
        else if(id == 0)
        {
            //child
            //5
            int fd;
            switch (status_dir)
            {
                case INPUTDIR:
                    fd = open(file_end, O_RDONLY);
                    dup2(fd,0);
                    break;
                case OUTPUTDIR:
                    fd = open(file_end, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
                    dup2(fd,1);
                    break;
                case APPPUTDIR:
                    fd = open(file_end, O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
                    dup2(fd,1);
                    break;
                case EMPTY:
                    break;
                default:
                    printf("bug?\n");
                    break;
            }

            
            execvp(_grev[0], _grev);
            exit(2);
        }
        else {
            //father
            int status = 0;
            pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
            if(ret < 0)
            {
                printf("等待子进程失败\n");
                exit(2);
            }
            else{
                if(WIFEXITED(status))
                {
                    printf("子进程退出码：%d\n",WEXITSTATUS(status));
                }
                else if(WIFSIGNALED(status))
                {
                    printf("子进程终止信号：%d\n",WTERMSIG(status));
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}